PALEO-BIOMECHANICS AND PALEO-ENERGETICS OF CROSS-COUNTRY SKIING AND ICE SKATING (3200BC TO DATE)

Questa tesi nasce dall'interesse a capire le fasi che caratterizzano la sviluppo della locomozione umana sulla neve e sul ghiaccio sin dal loro inizio. La letteratura non offre evidenza per il cambiamento nella prestazione fisica attraverso la storia e non e’ possibile formulare ipotesi ragionevoli circa l'economia di questa forma di trasporto nel passato. La tesi mira a stimare la velocità sostenibile su una serie di distanze e con l’uso di diversi sci e pattini, appartenenti a diverse epoche. Particolare attenzione è stata posta sulla comprensione dei cambiamenti nelle tecniche e tecnologiche che potrebbero determinare un miglioramento delle prestazioni, quantificato attraverso misurazioni di velocità e di costo metabolico misurazioni. Numerosi studi hanno mostrato in dettaglio i determinanti della prestazione dello sci di fondo e del pattinaggio sul ghiaccio nelle competizioni moderne, ma in letteratura non si trovano dati sul costo della locomozione umana su neve e ghiaccio a partire dal suo inizio. Misurare il costo della sci e pattinaggio per epoche passate non solo da la possibilità di capire quali parametri gli uomini hanno identificato empiricamente come i maggiori fattori limitanti, ma darebbe anche un’idea generale dello stile di vita, mostrando come la gente si spostasse per le proprie attività quotidiane. Durante i lunghi inverni, quando spostarsi sulla neve o sul ghiaccio non era così efficace come su un terreno asciutto, le persone che abitavano le regioni del Nord sono state costrette a sviluppare strumenti per andare a caccia e in cerca di cibo. Limitare il costo (energia metabolica per unita’ di distanza percorsa) della locomozione consente di viaggiare in modo più efficiente: si puo’ coprire la stessa distanza in un tempi più brevi o raggiungere destinazioni piu’ distanti per un dato costo metabolico. Di notevole rilevanza, nelle difficili condizioni imposte dalla natura, e’ il fatto che il risparmio energetico durante il movimento avrebbe potuto essere cruciale per aumentare le possibilità di sopravvivenza degli uomini nelle regioni nordiche. I capitoli 2 e 4 mostrano come la prestazione su neve e su ghiaccio sia cambiata dal 3000 avanti Cristo circa, quando i primi sci sono stati trovati. A quanto pare, i primi esseri umani che hanno cercato di utilizzare gli sci vivevano in Scandinavia, dove forti nevicate coprivano il terreno per diversi mesi all'anno. Gli sci più antichi supportano questa ipotesi. Diversamente, i pattini da ghiaccio più antichi, risalenti circa al 2000 prima di Cristo, sono stati trovati in molte regioni europee e non possono essere ordinati cronologicamente in modo preciso. Quindi, una precisa corrispondenza tra dove e quando gli esseri umani hanno cercato di spostarsi sul ghiaccio non puo’ essere dedotta. Nel capitolo 3, cerco di mostrare come l’uso dei pattini da ghiaccio potrebbe portare ad un maggiore risparmio di energia in Finlandia piuttosto che in qualunque tra gli altri paesi in cui i pattini più antichi sono stati trovati.

This thesis originated from the interest in understanding features characterizing the development of human locomotion on snow and on ice since their very beginning. No evidence could be found on how performance changed through history and there was no ground for reasonable assumptions to be made on the economy of this form of transport. The thesis aims at estimating sustainable speeds over a range of distances by adopting different ski and skate sets, belonging to subsequent epochs. Particular focus has been posed on understanding which technical and technological changes could determine an improvement in performance, quantified by means of speed and metabolic energy cost measurements. Numerous studies focused on the determinants of cross-country skiing and ice skating performance in modern competitions, but no data can be found in literature on the cost of human locomotion on snow and ice since its very beginning. Measuring the cost of skiing and skating for past epochs would not only give the opportunity to understand which parameters humans empirically identified as the greatest limiting factors, but would also give a general idea of lifestyle, showing distances people could travel for their daily activities. During the long winters, when travelling on snow or on ice was not as effective as on dry ground, people inhabiting Northern regions were forced to develop tools in order to go hunting and look for food. Limiting the cost of locomotion would allow for a more efficient travelling: humans could cover the same distance in a shorter time or reach further destinations. More importantly, in the harsh conditions imposed by nature, saving energy while moving might have been crucial in increasing survival chances. Chapters 2 and 4 will show how performance on snow and ice changed since their very beginning five thousand years ago. Apparently, the first humans trying to use skis lived in Scandinavia, where heavy snowfalls covered the ground for several months per year. The oldest skis found and dated support this hypothesis. Differently, the oldest ice skates, dating back to about 2000BC, were found in many European regions and can not be clearly ordered chronologically. Therefore, a precise correspondence between where and when humans first tried to travel on ice can not be achieved at present. In chapter 3, I try to show how using skates might lead to a greater energy saving in Finland than in any between the other countries where the oldest bone skates were found.